(57)【要約】      （修正有）【課題】  鉛フリーはんだ中のヒ素に起因するはんだ槽の侵食を軽減する浸食軽減ツールを提供する。【解決手段】  溶融はんだＳ槽中に、はんだに含まれるヒ素に起因するはんだ槽１１の侵食を軽減するための侵食軽減ツール１２を配置する。浸食軽減ツールは、鉄１２１の表面にクロムメッキ膜１２２が形成された板であり、クロムメッキ膜１２２は、純粋なクロムからなるので、クロムを少量しか含まないはんだ槽１１のステンレス鋼に比べて、ヒ素を優先的に集めることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融はんだを収容するとともに前記溶融はんだに接触する部分にステンレス鋼が用いられたはんだ槽に対して、前記溶融はんだに含まれるヒ素に起因する侵食を軽減するための侵食軽減ツールであって、
前記溶融はんだ中に設けられ、少なくとも表面が前記ステンレス鋼よりも前記ヒ素を集めやすい材料からなる、
ことを特徴とする侵食軽減ツール。
【請求項２】
前記材料はクロム、クロム合金又はクロム化合物である、
請求項１記載の侵食軽減ツール。
【請求項３】
前記材料はクロム、クロム合金及びクロム化合物の少なくとも一つを含むものである、
請求項１記載の侵食軽減ツール。
【請求項４】
前記クロムはクロムメッキ膜である、
請求項２又は３記載の侵食軽減ツール。
【請求項５】
前記クロム合金は、前記はんだ槽のステンレス鋼よりもクロムの含有量の多いステンレス鋼である、
請求項２又は３記載の侵食軽減ツール。
【請求項６】
前記材料は鉄、合金鋼又は鉄化合物である、
請求項１記載の侵食軽減ツール。
【請求項７】
前記材料は鉄、合金鋼及び鉄化合物の少なくとも一つを含むものである、
請求項１記載の侵食軽減ツール。
【請求項８】
前記鉄は鉄メッキ膜である、
請求項６又は７記載の侵食軽減ツール。
【請求項９】
前記合金鋼は、前記はんだ槽のステンレス鋼よりも鉄の含有量の多いステンレス鋼である、
請求項６又は７記載の侵食軽減ツール。
【請求項１０】
前記材料は、ガリウム、ガリウム合金若しくはガリウム化合物、又はモリブデン、モリブデン合金若しくはモリブデン化合物である、
請求項１記載の侵食軽減ツール。
【請求項１１】
前記材料は、ガリウム、ガリウム合金及びガリウム化合物、並びにモリブデン、モリブデン合金及びモリブデン化合物の少なくとも一つを含むものである、
請求項１記載の侵食軽減ツール。
【請求項１２】
前記溶融はんだは鉛フリーはんだである、
請求項１乃至１１のいずれかに記載の侵食軽減ツール。
【請求項１３】
溶融はんだを収容するとともに前記溶融はんだに接触する部分にステンレス鋼が用いられたはんだ槽と、
請求項１乃至１２のいずれかに記載の侵食軽減ツールと、
を備えたはんだ付装置。
【請求項１４】
前記侵食軽減ツールは、前記溶融はんだ中に投入されるものである、
請求項１３記載のはんだ付装置。
【請求項１５】
前記侵食軽減ツールは、前記はんだ槽の交換可能な既存の構成部品を置き換えたものである、
請求項１３記載のはんだ付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に鉛フリーはんだに起因するはんだ槽の侵食を軽減するための侵食軽減ツール等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に対する鉛汚染を防止する観点から、鉛フリーはんだが急速に普及しつつある。この鉛フリーはんだは、環境保護に有用である反面、従来のスズ−鉛共晶はんだに比べて、融点が高い、はんだ濡れ性が劣る、などの問題も有する。
【０００３】
その一方で、鉛フリーはんだの使用に伴い、溶融はんだを収容するはんだ槽が激しく侵食されるという事態も発生している。その理由は、鉛フリーはんだを使用することにより、スズの割合が高くなり、かつ溶融はんだの温度が高くなり、かつ強力なフラックスが用いられ、その結果、ステンレス鋼の侵食が進んだためと考えられている。
【０００４】
そのような鉛フリーはんだの使用に伴う侵食を防ぐはんだ槽が、下記特許文献１，２に開示されている。このはんだ槽は、溶融はんだに接触する全てのステンレス鋼表面を、チタンや窒化物で覆うものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２８７７８号公報
【特許文献２】特開２００４−１４１９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２に開示された技術では、次のような問題があった。第一に、ステンレス鋼表面を溶融はんだから一時的に遠ざけただけであるので、チタンや窒化物が無くなるとはんだ槽が侵食される。つまり、真の原因が究明されていないので、根本的な解決になっていない。第二に、既存のはんだ槽に適用することが困難である。なぜなら、予めチタンや窒化物で表面が覆われたステンレス鋼を用いて、はんだ槽を製造しなければならないからである。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、はんだ槽の侵食の真の原因に対応した解決を図るとともに、既存のはんだ槽にも適用可能な侵食軽減ツール、及びこれを備えたはんだ付装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鉛フリーはんだによるはんだ槽の侵食について研究を重ねた結果、鉛フリーはんだに含まれるヒ素が関与していることを突き止めた。つまり、鉛フリーはんだに含まれるヒ素が、ステンレス鋼に含まれるクロム及び鉄の少なくとも一方（以下、「クロム又は鉄」という。）と反応するのである。これは、クロム又は鉄はヒ素との親和性が強いためと考えられる。詳しく言えば、何らかの理由によってステンレス鋼表面の酸化皮膜が破壊され、そこにヒ素が集まってクロム又は鉄と反応して化合物を生成し、この化合物がステンレス鋼表面の酸化皮膜の修復を妨げることにより、剥き出しになったステンレス鋼がスズによって侵食される、と考えられる。すなわち、ステンレス鋼のスズによる侵食が、ヒ素によって加速されるのである。このことは、侵食されたステンレス鋼の断面に対して、エネルギ分散型Ｘ線分光（ＥＤＳ）によって二次元的に元素分析をした結果、明らかになった。
【０００９】
鉛フリーはんだに含まれるヒ素は、はんだ槽でプリント配線板のはんだ付けを行う過程で、プリント配線板から供給される。プリント配線板の製造工程では、基材と銅箔との接着性を高めるためにヒ素を添加した銅メッキ液が、一般に使用されている。そのため、プリント配線板の表面にはヒ素が残留しており、このヒ素がはんだ付け時に溶融はんだで洗い落とされてその溶融はんだ中に供給されるのである。したがって、鉛フリーはんだに含まれるヒ素は、新品ではほぼ零であるが、再生品ほど多くなる。
【００１０】
なお、従来のスズ−鉛共晶はんだにおいてヒ素によるはんだ槽の侵食が問題とならなかった理由については、現在のところ明らかになっていない。おそらく、前述したように、スズの割合が低く、溶融はんだの温度が低く、フラックスの作用が弱かったため、と推測される。
【００１１】
本発明は、このような知見に基づき、なされたものである。すなわち、本発明に係る侵食軽減ツールは、溶融はんだを収容するとともに溶融はんだに接触する部分にステンレス鋼が用いられたはんだ槽に対して、溶融はんだに含まれるヒ素に起因する侵食を軽減するためものである。そして、本発明に係る侵食軽減ツールは、溶融はんだ中に設けられ、少なくとも表面がはんだ槽のステンレス鋼よりもヒ素を集めやすい材料からなる（請求項１）。
【００１２】
前述したように、はんだ槽の侵食は、溶融はんだに含まれるヒ素がステンレス鋼に含まれるクロム又は鉄と反応することにより、著しく加速される。ここで、侵食軽減ツールを溶融はんだ中に設けると、溶融はんだに含まれるヒ素は、はんだ槽のステンレス鋼よりも、侵食軽減ツールに多く集まる。そのため、はんだ槽の侵食に関与するヒ素が従来よりも減少するので、はんだ槽の侵食が軽減される。この侵食軽減ツールは、溶融はんだ中に設ければよいので、既存のはんだ槽にも適用可能である。
【００１３】
侵食軽減ツールの材料は、例えばクロム、クロム合金若しくはクロム化合物（請求項２）、又は、クロム、クロム合金及びクロム化合物の少なくとも一つを含むものである（請求項３）。
【００１４】
侵食軽減ツールは、はんだ槽のステンレス鋼よりもヒ素を集めやすいものであれば、どのような材料でもよい。はんだ槽のステンレス鋼よりもヒ素を集めやすい材料は、例えばはんだ槽のステンレス鋼よりもクロムを多く含む材料である。したがって、そのような材料として、ステンレス鋼には少量のクロムしか含まれないので、純粋なクロムが挙げられる。純粋なクロムは、例えばクロムメッキ膜により得られる（請求項４）。
【００１５】
もちろん、純粋なクロムに限らず、クロム合金やクロム化合物でもよい。クロム合金は、例えばはんだ槽のステンレス鋼よりもクロムの含有量の多いステンレス鋼である（請求項５）。一般に、はんだ槽のステンレス鋼としては、ＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６が使用されている。ＳＵＳ３０４の組成は、Ｃｒが１８〜２０wt％、Ｎｉが８〜１０．５wt％、残りがＦｅである。ＳＵＳ３１６の組成は、Ｃｒが１６〜１８wt％、Ｎｉが１０〜１４wt％、Ｍｏが２．５wt％、残りがＦｅである。したがって、これらよりもクロム含有量の多いステンレス鋼を、侵食軽減ツールの材料として用いる。
【００１６】
クロム化合物は、幾つか例示すれば、ハロゲン化クロム（塩化クロム、フッ化クロム等）、酸化クロム、水酸化クロム、硫化クロム、炭化クロム、窒化クロムなど、又は、クロムのハロゲン化物（塩化物、フッ化物等）、酸化物、水酸化物、硫化物、炭化物、窒化物などである。更に具体的に例示すれば、クロム酸アンモニウム、クロム酸カリウム等のクロム酸塩、又は、重クロム酸塩、無水クロム酸塩等として、侵食軽減ツールの材料に配合される。なお、これまでに述べた材料について、どのような含有量又は組成にするかは、例えば、はんだ槽と侵食軽減ツールとの侵食状態を同じ条件で比較することにより、実験的に求めればよい。
【００１７】
侵食軽減ツールの他の材料は、例えば鉄、合金鋼若しくは鉄化合物（請求項６）、又は、鉄、合金鋼及び鉄化合物の少なくとも一つを含むものである（請求項７）。
【００１８】
侵食軽減ツールは、はんだ槽のステンレス鋼よりもヒ素を集めやすいものであれば、どのような材料でもよい。はんだ槽のステンレス鋼よりもヒ素を集めやすい材料は、例えばはんだ槽のステンレス鋼よりも鉄を多く含む材料である。したがって、そのような材料として、純粋な鉄が挙げられる。純粋な鉄は、例えば鉄メッキ膜により得られる（請求項８）。
【００１９】
もちろん、純粋な鉄に限らず、合金鋼や鉄化合物でもよい。合金鋼は、例えば、マンガン鋼や、はんだ槽のステンレス鋼よりも鉄の含有量の多いステンレス鋼である（請求項９）。一般に、はんだ槽のステンレス鋼としては、ＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６が使用されている。ＳＵＳ３０４の組成は、Ｃｒが１８〜２０wt％、Ｎｉが８〜１０．５wt％、残りがＦｅである。ＳＵＳ３１６の組成は、Ｃｒが１６〜１８wt％、Ｎｉが１０〜１４wt％、Ｍｏが２．５wt％、残りがＦｅである。したがって、これらよりも鉄含有量の多いステンレス鋼を、侵食軽減ツールの材料として用いる。
【００２０】
鉄化合物は、例えばセメンタイトなどが挙げられる。その他の鉄化合物は、幾つか例示すれば、ハロゲン化鉄（塩化鉄、フッ化鉄等）、酸化鉄、水酸化鉄、硫化鉄、炭化鉄、窒化鉄など、又は、鉄のハロゲン化物（塩化物、フッ化物等）、酸化物、水酸化物、硫化物、炭化物、窒化物などである。なお、これまでに述べた材料について、どのような含有量又は組成にするかは、例えば、はんだ槽と侵食軽減ツールとの侵食状態を同じ条件で比較することにより、実験的に求めればよい。
【００２１】
クロム又は鉄と同じように、ヒ素との親和性の高い材料としては、ガリウムやモリブデンが挙げられる（請求項１０，１１）。特にガリウムは、ヒ素と反応してガリウムヒ素化合物になりやすい。
【００２２】
また、溶融はんだが鉛フリーはんだである場合は、はんだ槽の侵食が著しいので、最も効果的である（請求項１２）。鉛フリーはんだとしては、例えばＳｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ等が挙げられる。
【００２３】
本発明に係るはんだ付装置は、溶融はんだを収容するとともに溶融はんだに接触する部分にステンレス鋼が用いられたはんだ槽と、本発明に係る侵食軽減ツールと、を備えたものである（請求項１３）。この侵食軽減ツールは、溶融はんだ中に投入されるものでもよく（請求項１４）、はんだ槽の交換可能な既存の構成部品を置き換えたものでもよい（請求項１５）。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る侵食軽減ツールによれば、はんだ槽のステンレス鋼よりもヒ素を優先的に集めることにより、はんだ槽のステンレス鋼と反応するヒ素が減少するので、はんだ槽の侵食を軽減できる。すなわち、はんだ槽の侵食の真の原因が溶融はんだに含まれるヒ素であることを突き止めたので、的確な解決を図ることができる。また、侵食軽減ツールは、溶融はんだ中に設ければよいので、既存のはんだ槽にも適用できる。更に、侵食軽減ツールの表面をクロムメッキ膜とする場合は、はんだ槽の交換可能な既存の構成部品を簡単に侵食軽減ツールに変えることができる。
【００２５】
本発明に係るはんだ付装置によれば、本発明に係る侵食軽減ツールを備えたことにより、既存のはんだ槽の侵食を簡単に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は本発明に係るはんだ付装置の第一実施形態を示し、図１［１］は全体の概略断面図であり、図１［２］は侵食軽減ツールの拡大断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００２７】
本実施形態のはんだ付装置１０は、はんだ槽１１及び侵食軽減ツール１２を備えた浸漬式である。はんだ槽１１は、溶融はんだＳを収容するとともに、溶融はんだＳに接触する部分も含めた全体がステンレス鋼からなる。また、はんだ槽１１は、侵食軽減ツール１２及びヒータ１３を備えている。つまり、ヒータ１３の表面もステンレス鋼からなる。なお、はんだ付装置１０には、図示しないが、プリント配線板Ｐの搬送機構が設けられている。溶融はんだＳは、鉛フリーはんだである。
【００２８】
侵食軽減ツール１２は、溶融はんだＳに含まれるヒ素に起因するはんだ槽１１の侵食を軽減するためものであり、鉄１２１の表面にクロムメッキ膜１２２が形成された板である。クロムメッキ膜１２２は、純粋なクロムからなるので、クロムを少量しか含まないはんだ槽１１のステンレス鋼に比べて、ヒ素を集めやすい材料である。クロムメッキの方法は、少量のクロム酸（ＣｒＯ42-）溶液中で電気分解を用いる一般的な方法でよい。また、クロムメッキの種類は、硬質クロムメッキでもよいが、溶融はんだＳとの接触面積を増やすためにポーラスクロムメッキとしてもよい。ポーラスクロムメッキは、予め母材表面を粗にしてクロムめっきをするか、又はめっき後その表面をエッチングにより多孔性とするものである。
【００２９】
次に、侵食軽減ツール１２の作用について説明する。鉛フリーはんだは、はんだ槽１１内でヒータ１３によってその融点以上に加熱されて、溶融はんだＳとなっている。ここで、電子部品が載置されたプリント配線板Ｐの裏側を溶融はんだＳに浸漬することにより、プリント配線板Ｐのはんだ付を行う。このとき、プリント配線板Ｐの表面に残留していたヒ素が、溶融はんだＳで洗い落とされて溶融はんだＳ中に蓄積されていく。従来は、このヒ素がはんだ槽１１のステンレス鋼に含まれるクロム又は鉄と反応して化合物を生成することにより、はんだ槽１１の侵食が著しく加速されていた。詳しく言えば、何らかの理由によってステンレス鋼表面の酸化皮膜が破壊され、そこにヒ素が集まってクロム又は鉄と反応して化合物を生成し、この化合物がステンレス鋼表面の酸化皮膜の修復を妨げることにより、剥き出しになったステンレス鋼がスズによって侵食されていた、と考えられる。
【００３０】
これに対して、本実施形態では、侵食軽減ツール１２が溶融はんだＳ中に設けられている。そのため、溶融はんだＳに含まれるヒ素は、はんだ槽１１のステンレス鋼よりも、侵食軽減ツール１２に多く集まる。したがって、はんだ槽１１のステンレス鋼と反応するヒ素が従来よりも減少するので、はんだ槽１１の侵食が軽減される。侵食軽減ツール１１は、溶融はんだＳ中に設ければよいので、既存のはんだ槽にも適用可能である。
【００３１】
なお、侵食軽減ツール１１の形状は、溶融はんだＳとの接触面積を増やすために板に多数の透孔を設けてもよいし、又は網状、棒状等としてもよいし、又は顆粒状にして透孔付きの容器に入れてもよい。侵食軽減ツール１１の数量は、必要に応じて増やしてもよい。また、一般にヒ素ははんだ槽１１の底に溜まる傾向があるので、侵食軽減ツール１１の位置もはんだ槽１１の底とすると、より効果的である。
【００３２】
図２は本発明に係るはんだ付装置の第二実施形態を示し、図２［１］は全体の概略断面図であり、図２［２］は侵食軽減ツールの拡大断面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、第一実施形態と同じ部分については、説明を省略又は簡略化する。
【００３３】
本実施形態のはんだ付装置２０は、はんだ槽２１及び侵食軽減ツール２２を備えた噴流式である。はんだ槽２１は、溶融はんだＳを収容するとともに、溶融はんだＳに接触する部分も含めた全体がステンレス鋼からなる。また、はんだ槽２１は、侵食軽減ツール２２ａ，２２ｂ、ヒータ２３、シャフト２４、フィン２５、ダクト２６、ノズル２７等を備えている。つまり、ヒータ２３の表面、並びにシャフト２４、フィン２５、ダクト２６及びノズル２７も、ステンレス鋼からなる。なお、はんだ付装置２０には、図示しないが、プリント配線板Ｐの搬送機構が設けられている。溶融はんだＳは、鉛フリーはんだである。
【００３４】
侵食軽減ツール２２ａ，２２ｂは、溶融はんだＳに含まれるヒ素に起因するはんだ槽２１の侵食を軽減するためものであり、交換可能な既存の構成部品である整流用多孔板を兼ねている。つまり、侵食軽減ツール２２ａ，２２ｂは、多数の透孔が設けられた鉄２２１の板の表面に、クロムメッキ膜２２２が形成されたものである。なお、整流用多孔板は、溶融はんだＳの流れを均一化してノズル２７へ送る働きをする。
【００３５】
次に、侵食軽減ツール２２の作用について説明する。鉛フリーはんだは、はんだ槽２１内でヒータ２３によってその融点以上に加熱されて、溶融はんだＳとなっている。シャフト２４は、図示しないモータから動力を伝達することにより、撹拌用のフィン２５を回転させる。フィン２５よってダクト２６内に送られた溶融はんだＳは、整流用多孔板を兼ねる侵食軽減ツール２２ａ，２２ｂを通過して、ノズル２７から噴き出される。ここで、電子部品が載置されたプリント配線板Ｐの裏側を噴き出てくる溶融はんだＳに接触させることにより、プリント配線板Ｐのはんだ付を行う。このとき、プリント配線板Ｐの表面に残留していたヒ素が、溶融はんだＳで洗い落とされて溶融はんだＳ中に蓄積されていく。従来は、このヒ素がはんだ槽２１のステンレス鋼に含まれるクロム又は鉄と反応して化合物を生成することにより、はんだ槽２１が侵食されていた。噴流式のはんだ付装置２０では、強制的に溶融はんだＳを撹拌することにより、溶融はんだＳが激しく当たるシャフト２４、フィン２５、ダクト２６、整流用多孔板、ノズル２７等で大きく侵食される。
【００３６】
これに対して、本実施形態では、溶融はんだＳの激しく当たる箇所に、侵食軽減ツール２２ａ，２２ｂが設けられている。そのため、溶融はんだＳに含まれるヒ素は、はんだ槽２１のステンレス鋼よりも、侵食軽減ツール２２ａ，２２ｂにより多く集まる。したがって、はんだ槽２１のステンレス鋼と反応するヒ素が従来よりも減少するので、はんだ槽２１の侵食が軽減される。侵食軽減ツール２２ａ，２２ｂは、溶融はんだＳ中に設ければよいので、既存のはんだ槽にも適用可能である。また、侵食軽減ツール２２ａ，２２ｂは、溶融はんだＳの激しく当たる箇所に設けられているので、よりヒ素を集めやすくなることにより、更に大きな効果が得られる。
【００３７】
なお、シャフト２４、フィン２５、ダクト２６、ノズル２７等にクロムメッキを施すことにより、これらを侵食軽減ツールとしてもよい。
【００３８】
また、本発明は、いうまでもなく、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明が適用されるはんだ槽は、もちろん全体がステンレス鋼である必要はなく、溶融はんだに接触する部分に少しでもステンレス鋼が用いられていればよい。また、クロムの代わりに、鉄を用いてもよいし、ガリウムやモリブデンを用いてもよい。
【実施例１】
【００３９】
本実施例では、Sn-3.0Ag-0.5Cuはんだとステンレス鋼との界面反応に及ぼすＡｓの影響について説明する。
【００４０】
［１］．試料及び実験方法
【００４１】
本実施例では、はんだ中に含まれるＡｓの界面反応に及ぼす影響を検討するため、表１に示すように、ＪＩＳＺ３２８２に定められたはんだ化学成分においてＡｓ上限値の二倍程度に相当する０．０７３％のＡｓ及び規定値内の０．００６％のＡｓをそれぞれ含有したSn-3.0％Ag-0.5％Cu（組成は全てmass％）はんだ(1),(2)を作製し、これを使用した。
【００４２】
表１．溶解試験に用いたSn-3.0％Ag-0.5％Cuはんだの化学組成（mass％）
はんだ(1)
はんだ(2)
Ｐｂ    ０．０１６              Ｐｂ    ０．０２７
Ｓｂ    ０．００９              Ｓｂ    ０．００８
Ｃｕ    ０．５０                Ｃｕ    ０．５０
Ｂｉ    ０．０１                Ｂｉ    ０．００３
Ｚｎ    ０．０００１            Ｚｎ    ０．０００１
Ｆｅ    ０．００３              Ｆｅ    ０．００２
Ａｌ    ０．０００１            Ａｌ    ０．０００１
Ａｓ    ０．０７３              Ａｓ    ０．００６
Ａｇ    ３．１０                Ａｇ    ３．００
Ｃｄ    ０．０００１            Ｃｄ    ０．０００１
Ｓｎ    Ｂａｌ．                Ｓｎ    Ｂａｌ．
【００４３】
また、ステンレス鋼試料としては、７０ｍｍ×６ｍｍ×０．３ｍｍのＳＵＳ３０４とＳＵＳ３１６の二種類を使用した。使用したステンレス鋼の組成を表２に示す。
【００４４】
表２．溶解試験に用いたステンレス鋼の化学組成試料（mass％）
ＳＵＳ３０４                    ＳＵＳ３１６
Ｃ      ０．０４                Ｃ      ０．０４
Ｓｉ    ０．５０                Ｓｉ    ０．５０
Ｍｎ    １．００                Ｍｎ    １．００
Ｎｉ    ９．５                  Ｎｉ  １２．０
Ｃｒ  １９．０                  Ｃｒ  １７．０
Ｍｏ    −                      Ｍｏ    ２．５０
Ｐ      ０．０２                Ｐ      −
Ｓ      ０．０１５              Ｓ      −
Ｆｅ    Ｂａｌ．                Ｆｅ    Ｂａｌ．
【００４５】
次に、本実施例におけるステンレス鋼浸漬実験の実験装置の概略を、図３に示す。実験装置３０は、電気炉３１とコントローラ３２とによって構成される。電気炉３１の内部では、はんだ３３が溶融している。ステンレス鋼試料３４，３５は、溶融したはんだ３３の中にホルダ３６，３７によって吊り下げられる。はんだ３３の温度は、熱電対３８によって測定され、コントローラ３２によって制御される。
【００４６】
次に、実験手順を簡単に述べる。ステンレス鋼試料を超音波洗浄後、フラックス（ＨＣｌ）に浸漬させ、４００℃に保持したはんだ浴中に長手方向に垂直に浸漬させた。試料浸漬後、２４ｈまでははんだ温度を４００℃の一定温度で保持し、その後は２５０℃で保持した。また、４００℃での浸漬開始から２４ｈ、１６８ｈ、３３６ｈ、６７２ｈ経過後、試料を引き上げ、切断及び研磨後、光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とによる断面観察や、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を利用した化合物相の元素分析を行った。
【００４７】
［２］実験結果及び考察
【００４８】
ＳＵＳ３１６板をはんだ(1)浴中に浸漬させた後の試料先端部断面写真を、図４［１］に示す。本実験では、フラックスとしてＨＣｌを用いたため２４ｈ後には、はんだがステンレス鋼に十分に濡れていることがわかる。試料先端部分などでは、丸みを帯びている部分などもみられ、ステンレス鋼がはんだ中へ溶解していることがわかる。また、図４［２］に、ＳＵＳ３１６をはんだ(1)浴中に３３６ｈ、６７２ｈ浸漬させた場合のはんだ／ステンレス鋼界面のＳＥＭ写真を示す。これらを見ると、界面付近のはんだ内に金属間化合物が針状又は柱状に形成されていることがわかる。また６７２ｈの場合には、ステンレス鋼表面が不均一に溶解している様子がわかる。
【００４９】
ＳＵＳ３０４板を浸漬させた場合もＳＵＳ３１６の場合と同様に、試料先端部分では丸みを帯びている様子が見られ、ステンレス鋼がはんだ中へ溶解していることがわかった。また、界面付近には柱状の金属間化合物が形成されていることが確認できた。ＳＵＳ３１６と異なる点として、試料をはんだ浴中から取り出す際にはんだが試料表面から簡単にはずれてしまう現象や、ステンレス鋼板とはんだとの間に隙間が形成される現象がみられた。
【００５０】
次にＡｓ含有はんだとステンレス鋼との界面に形成された化合物を検討するため、ＳＵＳ３１６をはんだ(1)浴に３３６ｈ浸漬させた際に形成された化合物相について、ＥＰＭＡによる元素分析を行った。はんだ／ステンレス鋼界面の付近の元素マッピングの結果を、図５に示す。また、化合物相の定量分析の結果を表３に示す。図５から、化合物相は、Ｆｅ、Ａｓ、Ｓｎから形成されていることがわかる。また、表３の結果から、ＡｓとＦｅがともに４５％前後を占めていることから、化合物相にはＡｓが濃化しており、ＦｅとＡｓを主体とした化合物相であることがわかった。
【００５１】
表３．化合物相についてのＥＰＭＡによる定量分析結果１（at.％）
Ａｓ    ４８．０６
Ｆｅ    ４２．７３
Ｎｉ      ０．１０
Ｃｒ      ０．０７
Ｍｏ      ０．００
Ｓｎ      ９．０４
【００５２】
次に、ＳＵＳ３１６をはんだ(1)浴に６７２ｈ浸漬させた際に形成された化合物相について、ＥＰＭＡによる元素分析を行った。化合物相の定量分析の結果を表４に示す。表４の結果から、Ａｓに富む化合物相にＣｒ，Ｍｏ，Ｆｅが濃化している。つまり、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅは、Ａｓと結び付きやすいことがわかる。
【００５３】
表４．化合物相についてのＥＰＭＡによる定量分析結果２（at.％）
Ａｓ    ４５．５４
Ｆｅ    １６．６４
Ｎｉ      ０．１１
Ｃｒ    ２８．６０
Ｍｏ      １．６０
Ｓｎ      ７．６１
【００５４】
次に、ＳＵＳ３１４をはんだ(2)浴に１６８ｈ浸漬させた際に形成された化合物相について、ＥＰＭＡによる元素分析を行った。化合物相の定量分析の結果を表５に示す。表５の結果から、Ａｓに富む化合物相にＣｒ，Ｆｅが濃化している。つまり、Ｃｒ，Ｆｅは、Ａｓと結び付きやすいことがわかる。
【００５５】
表５．化合物相についてのＥＰＭＡによる定量分析結果３（at.％）
Ａｓ            ３５．３３
Ｆｅ            １１．５２
Ｃｒ            ３１．２７
Ｓｎ及びその他  ２１．８８
【００５６】
［３］結論
【００５７】
Ａｓ含有Sn-3.0Ag-0.5Cuはんだとステンレス鋼との界面反応について検討をおこなった。その結果、はんだ／ステンレス鋼界面には、Ａｓが濃化したＦｅ，Ｃｒ，ＭｏとＡｓを主体とする化合物相が柱状に形成されることが明らかになった。
【００５８】
以上の結果から、本発明に係るフラックスによれば、その成分にＦｅ，Ｃｒ，Ｍｏ等を含ませることにより、プリント配線板に付着したヒ素又は溶融はんだ中に含まれるヒ素を実質的に除去できるので、はんだ槽の侵食を防止できる。
【００５９】
以上の結果から、本発明に係る侵食軽減ツールによれば、その材料にＦｅ，Ｃｒ，Ｍｏ等を含ませることにより、はんだ槽のステンレス鋼よりもヒ素を優先的に集めることができ、これによりはんだ槽のステンレス鋼と反応するヒ素が減少するので、はんだ槽の侵食を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係るはんだ付装置の第一実施形態を示し、図１［１］は全体の概略断面図であり、図１［２］は侵食軽減ツールの拡大断面図である。
【図２】本発明に係るはんだ付装置の第二実施形態を示し、図２［１］は全体の概略断面図であり、図２［２］は侵食軽減ツールの拡大断面図である。
【図３】ステンレス鋼浸漬実験における実験装置を示す概略図である（実施例１）。
【図４】ＳＵＳ３１６をはんだ浴中に浸漬させた後の写真であり、図４［１］は試料先端部の断面写真であり、図４［２］ははんだ／ステンレス鋼界面のＳＥＭ写真である（実施例１）。
【図５】ＳＵＳ３１６をはんだ浴中に浸漬させた後のはんだ／ステンレス鋼界面のＥＰＭＡ写真である（実施例１）。
【符号の説明】
【００６１】
１０  はんだ付装置（浸漬式）
１１  はんだ槽（浸漬式）
１２  侵食軽減ツール
２０  はんだ付装置（噴流式）
２１  はんだ槽（噴流式）
２２ａ，２２ｂ  侵食軽減ツール（整流多孔板）
Ｓ  溶融はんだ（鉛フリーはんだ）
Ｐ  プリント配線板
【図１】
2006181636.tif 000003
【図２】
2006181636.tif 000004
【図３】
2006181636.tif 000005
【図４】
2006181636.tif 000006
【図５】
2006181636.tif 000007